华为艾伟:量变引起质变的历史将在计算产业重现

阅读数:2 2020 年 3 月 27 日 16:41

进入智能时代,摩尔定律放缓,传统计算模式已无法满足所有应用场景的需求,世界需要异构、云边端协同且无处不在的多样性计算。未来十年是计算架构创新的黄金十年。

“如何在这样一个巨大的变化时代获得先机?”在华为开发者大会 2020(Cloud)上,华为芯片和硬件战略 Fellow 艾伟发表了题为《拥抱变化,共创计算新时代》的演讲,通过对计算产业的回顾和展望,试图解答这一问题。

艾伟表示,计算迎来新时代,算力格局正在急速变化。从主流处理器总算力来看,x86 曾经以 PC 规模优势颠覆 UNIX 主机,如今,这个格局也在发生变化,市场正由 Arm 主导。
华为艾伟:量变引起质变的历史将在计算产业重现

历史是怎样发生,又将如何重现?

艾伟介绍道,计算产业的历史并不悠久。软硬件工程师,尤其软件工程师的历史也只是从半个世纪前开始。但在这半个世纪的过程中,我们已经看到了一次巨大的产业变革——x86 超越了 UNIX 的大型机和小型机。

从 80 年代 PC 机兴起之时到 1993 年,可以看到由 PC 主导 x86 的总算力输出逐渐追上了 UNIX,虽然那个时候 x86 也只是“下里巴人”,但随着英特尔在 1998 年推出至强系列处理器,性能达到服务器水平之后,量变终于引起质变。

值得关注的是,历史可能会重现。

2007 年,当 X86 还在快速发展的时候,智能手机上市。很快到 2013 年,拐点出现,由智能手机主导的 Arm 算力输出超过了 x86。

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如今,Arm 提供了 82% 的算力,x86 仅为 16%。并且可以看到,Arm 算力增长的速度是 x86 算力增长速度的 5 倍。

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这背后同样和上游产业从端到端发生的变化有关。首先,半导体先进工艺的发展已经不再由 PC 机牵引,而是转向了基于 Arm 的智能手机,智能手机成为整个半导体产业先进工艺的主要驱动力。

在这个基础上,基于 Arm 的产品形态的种类就会更加丰富多彩,基于 Arm 的产品的创新也越来越多。

艾伟指出,2019 年,随着鲲鹏 920 的处理能力达到高端处理服务器的水平,从量变到质变的故事会再次发生。

他表示,对于每一位工程师来说,面对计算平台的变化,关键是怎么把自己的技能转移到一个新的计算架构。

“它不是一个简单的迁移,我们先看看过去在做软件的时候,我们碰到了什么样的计算平台的变化。”

多核并行让性能再次提速

早期软件不用做修改,计算平台的性能也会越来越好,因为处理器的主频变高了。但如今主频的增长在延续摩尔定律上碰到了瓶颈。

在处理器的性能达到一定水平的时候,会碰到巨大的功耗约束,主频的提高跟功耗的浪费呈三次方的正比关系,所以通过提高主频来提高性能的路走不下去。

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那么如何突破瓶颈,继续提高 CPU 算力?

华为的选择是多核并行。从服务器看,早在第一代的鲲鹏 916 上,华为就使用了 32 核的 2.4GHz 主频的 Arm Cortex A72,到去年鲲鹏 920,核数提高到 64,并且采用了华为自研核心。

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艾伟强调,这不只是华为在做的改变,市面上多个 Arm 处理器都在增加更多的核数,英特尔和 AMD 也在走多核提升算力的路径。这也给软件工程师带来了新的挑战,是广大开发者需要去适应的变化。

除了多核高性能处理能力的提升,艾伟指出,还需要更加高速低时延的总线,能够让大家更加快捷地访问数据、外设和网络,以及最底层的物理层的连接技术。

“在突破这些技术的同时,我们给大家带来了全球最多的内存访问通道,鲲鹏 920 支持 8 通道内存访问,性能提升 64%,可以用更多的数据来及时‘喂养’CPU 的计算。”据官方说法,华为鲲鹏 920 是第一个采用 8 通道 DDR4 的处理器,也是第一个采用 PCIe 4.0 的处理器。

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硬件以外,还需要传递算力价值的桥梁——软件。

艾伟指出,PC 高速发展时代,每年可以有上亿新增用户,其软件应用数目达到十万级别。而在智能手机时代和云时代,用户数增长达 10 亿级别,软件数量级则是百万级别,而这些上层软件的繁荣也是因为底层单位成本所能购买的算力提升了 10 亿倍。

据他介绍,Arm 服务器软件生态经历了孵化、加速和繁荣三个发展阶段,从操作系统到中间件、到软件开发工具,各个方面都已逐步充实。目前支持 Arm 的企业软件数量从 2015 年到现在已经增加了 40 倍,达到 2200 多个,

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艾伟表示,在云 +AI+5G 时代,端边云协同成为现实,也有了更多的机会。尤其 5G 的到来,使得端到端的请求响应时间降到了 10 毫秒以内。这个时延已经能够匹配 AR/VR 和眼脑的神经反应速度,带来新的应用场景和体验,数字世界与物理世界之间也实现了更紧密的连接。

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“基于一个全 Arm 的开发平台,大家可能不再需要买一个 x86 的 PC,我们只要基于 Arm 的手机、Arm 的 PC,甚至 Arm 的智能电视,就可以实现随时随地的编程和开发。我们的应用可以部署在终端,可以部署在边缘计算,可以部署在数据中心的云计算。所有这些部署场景都是未来的创造机会。我们相信在一个全 Arm 的开发环境、全 Arm 的应用运行部署环境上,我们的软件工程师会有更高的效率,以及更广阔的职业发展前景。” 艾伟总结道。

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